对公路沥青路面基层结构的研究及探讨.doc

1、对公路沥青路面基层结构的研究及探讨摘要：通过分析传统半刚性基层沥青路面的弊病提出使用级配碎石过渡层加半刚性基层的组合式基层的优越性。 关键词：半刚性基层；级配碎石过渡层；早期损坏 中图分类号：U416.217 文献标识码：A 一、半刚性基层沥青路面的再认识 随着我国经济的快速发展，国家加大基础设施建设，我省路网建设的里程不断增加，并且以水泥稳定粒料类为基层，沥青混凝土为面层的半刚性路面已经成为我省公路路网工程的主要路面结构类型。这种路面结构具有强度高、平整度好及抗行车疲劳性好等特点。然而随着这种结构形式的大量使用，半刚性基层的沥青混凝土路面也陆续出现了很多问题，尤其是路面的裂缝问题，已成为该结

2、构的主要缺陷。这种路面结构在通车两年后大多会出现裂缝，初期产生的裂缝对行车并无影响，但随着地表水的浸入，在大量行车荷载的反复作用下，在基层裂缝中的水会产生相当大的动水压力，随着荷载的反复作用，压力水不断冲刷基层材料中的细料，细料浆被唧出，沥青面层就会沿裂缝产生下陷现象，同时在裂缝的两侧引起新的裂缝，导致路面裂缝两侧破碎，强度明显降低，路面产生龟裂，坑槽等病害，影响沥青路面的使用性能，造成沥青路面早期损坏。 对于半刚性基层早期强度大，经济性好等优点我们经过多年的使用已有了充分的认识，在这里不再赘述。我们在对各种半刚性基层出现的种种问题分析后发现，这种路面结构还存在着以下缺点： 半刚性基层沥青路面

3、的裂缝很难解决 从各项工程的实际情况来看，半刚性基层的开裂几乎是不可避免的。半刚性基层的收缩开裂及由此引起沥青路面的反射性裂缝轻重不同地存在。在国外普遍采取对裂缝进行封缝，而在交通量繁重或者高速公路上，这种封缝工作十分困难。而在我国，日前根本没有发现裂缝就进行沥青封缝的习惯，因而开裂得不到有效的处理。裂缝的存在导致两种后果，首先是裂缝中进水，导致沥青层和基层界面条件的变化，使基层、底基层、路基的水分状况恶化，承载能力迅速降低，表面产生水力冲刷，出现灰浆，并形成裂缝处唧浆、坑槽；第二是车轮从裂缝的一侧经过到达裂缝的另一侧时，荷载变化不再连续，使路面裂缝两侧发生大的应力突变，还形成很大的上下剪切和

4、表面受拉。 半刚性基层的排水性能不好 半刚性基层非常致密，它基本上是不透水或者渗水性很差的材料。水从各种途径进入路面并到达基层后，不能从基层迅速排走，只能沿沥青层和基层的界面扩散、积聚。水进入路面的途径，除了降雨(尤其是梅雨、雨季集中降雨)、降雪、化雪的表面水外，还有多种来源。可以说，水进入沥青路面是不可避免的，如不能及时排走就将造成危害。所以都称“水”是造成沥青路面损坏的“元凶” ，半刚性基层沥青路面的内部排水性能差是其致命的弱点。 半刚性基层的强度不可靠 半刚性基层有很好的整体性，但是受水的影响敏感，在长期浸水条件下，板体结构会逐渐破坏，反映为路面弯沉并不水龄期的增长不断减小，沥青路面开始

5、出现破损，弯沉迅速增大，并导致结构性破损。现在许多高速公路竣工验收阶段的弯沉很小，以后逐步变大。许多路面在损坏初期开挖可见基层往往是完好的，弯沉并不大。说明除了少数确实是因为基层施工不好的原因外，大部分基层发生结构性损坏，是发生在沥青面层损坏之后。 半刚性基层沥青路面损坏后维修困难 半刚性基层损坏后没有愈合的能力，且无法进行修补。基层一旦破坏，便无可救药，除了挖掉重建，别无他法，这将对沥青路面的维修养护造成很大的困难。通常所说进行“补强”实际上是不现实的，也是不可能的。在半刚性基层是加铺基层也不能结合成为整体。 全面认识半刚性基层沥青路面的优缺点的目的，不是要全面否定这种结构，而是要扬长避短，

6、对症下药，综合治理，克服早期损坏，延长使用寿命。每一项工程应根据具体的气候、交通、材料、经济等条件选择合理的路面结构形式，既不能千篇一律的选择半刚性基层沥青路面，又不能对这种路面结构全盘否定。毕竟在对半刚性基层沥青路面长达十多年的使用中，公路工作者积累了丰富的经验。而且结合我国现在的国情，经济能力还不足以象国外一样发展全厚式路面。因此我们认为半刚性基层沥青路面更适宜于交通量不太大、气候干燥的地区。对于我省的公路来说，采用级配碎石过渡层加水泥稳定碎石基层的组合式基层（倒装式结构）更为适合。 二、 组合式基层的优越性 采用具有一定厚度和严格级配要求的优质级配碎石作为上基层，而半刚性材料作为下基层，

7、这种上柔下刚的组合式基层一方面在很大程度上能防止和减少半刚性基层的反射裂缝，同时级配碎石基层还能充当具有排水功能基层的作用。这种结构既发挥了半刚性基层沥青路面高强度的优点，又在很大程度上克服了半刚性路面的缺点，具体表现在： （1） 优质级配碎石吸收和消减了半刚性基层裂缝尖端应力和应变，减少和延缓了反射裂缝的产生。 （2）具有严格级配要求的优质级配碎石基层除了具有消散应力、减少反射裂缝作用，同时还能起到路面排水基层作用，这一功能对于进一步改善高等级公路路面使用品质，延长使用寿命极为重要。 （3）上柔下刚的倒装式结构，由于下卧层刚性大，级配碎石易于获得高密实度。同时较高强度的下卧层有利于其上碎石基

8、层非线性的充分发挥。 通过对常规半刚性基层与倒装半刚性基层沥青路面结构力学分析比较，表明无论常规半刚性基层与倒装半刚性基层沥青路面结构均能满足力学上拉应力指标的要求。由于倒装半刚性基层沥青路面结构在半刚性基层顶面设置的级配碎石过渡层属柔性结构，所以路表弯沉相对于常规半刚性基层沥青路面结构偏大；然而，倒装半刚性基层结构中的级配碎石起到了荷载应力的扩散作用，减轻半刚性结构层的车辆荷载应力，提高了半刚性基层的抗疲劳能力，相对地延缓了疲劳裂缝产生；同时，结构中的级配碎石适应变形能力较大，在半刚性基层产生收缩裂缝后，级配碎石层起到吸收半刚性基层开裂所释放的能量的作用，借助行车作用，细集料颗粒间能重新分布

9、，填充裂缝，防止了半刚性基层缩裂和疲劳裂缝反射到面层，使得路面表层能长久保持完好，确保路面水无法浸入半刚性基层。由于没有动水作用，半刚性基层缩裂稳定后依然保持较高的强度，从而达到了路面结构层整体长期保持稳定、防止沥青路面早期损坏的目的。相反，常规半刚性基层沥青路面是在强度较高的半刚性基层上直接铺筑沥青面层，虽然路表弯沉较小，但半刚性结构层承受的车辆荷载应力相应增大，容易产生疲劳开裂；同时，半刚性基层中的各类土与结合料发生离子交换、结晶、碳化等系列化学、物理反应而板结过程中，会产生干燥收缩及温度收缩开裂；在各种裂缝部位由于应力集中使得沥青面层产生反射裂缝。 需要指出的是组合式基层沥青路面的损坏过程不同于半刚性基层沥青路面，而与级配碎石基层沥青路面的损坏过程相同，即路面损坏始于沥青面层。养护时能及时发现及时修补。 三、结语 任何一种路面结构都不是万能的，我们推荐使用组合式基层为我国特别是我省在公路建设中千篇一律地使用半刚性基层沥青路面这种情况外提出了另一种解决方案，也是公路路面结构多元化的一种新思索。目前，这种路面结构在我国使用的并不多见，特别是在高等级公路上，具体的使用性能需要长时间的检验。 参考文献 1 公路沥青路面设计规范 2006 2 公路沥青路面施工技术规范 2004